JPS5890175A - 加速度計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、加速度計に関するものである。

従来、小型高精度の加速変針用の偏位検出装置は、偏位
を静電容量の変化として検出する形式のものが多く用い
られてきたが、この形式の偏位検出装置は励磁用の発振
器等が必要であり電気回路が複雑になるとい５欠点を有
している。

一方、光を素子を用いた従来の偏位検出装置は、発光素
子及び受光素子を対向して配置する透過型、発光素子及
び受光素子を反射板に対し同一側に配置する反射型が在
るが、共に、発光素子１個、受光素子１個を使用ｂｔ＜
成なので、これでは、発光量の変化によって零点が変動
するどい５欠点を有し、又透過型の偏位検出装置におい
て受光素子７２個とし、その差動出力を検出することＫ
より上記零点が変動するという欠点を除去した偏位検出
装置は在るが、これでは、零点ｌ！Ｉ４整がむづかしい
という欠点を有している。

又、受光素子からの出力信号は、通常、微少電流の為、
前置増巾器等の増巾器が不可欠であり、受光素子と増巾
器が離れると極端＜ｔａ妨害に弱くなる欠点を有する。

従って、本発明の主目的は、発光素子と受光素子とを有
し、光導波路としてオプチカルファイバーを用い、透磁
妨害に強くかつ単純な構造により零点調整が容易にでき
る偏位検出装置を用いた加速度計を提供するにある。

本発明の特徴とするところは、継手と、該継手の一端が
固定される基台と、上記継手の他端に固定された振子と
、上記基台から振子に対してトルクを発生させるトルカ
と上記基台と上記振子との相対偏位を光電的に検出する
ための発光素子、２個の受’ｘ素子及び上記振子にとり
つけられた遮光部を有する偏位検出装置と、上記偏位検
出装置の出力を増巾し、上記トルカにフィードバンクす
る為の電気回路部とを有する加速度計において、上記発
光素子及び受光素子を上記電気回路部に接続すると共に
、一端を上記発光素子に、他端を上記振子にとりつけら
れた遮光部に対向する上記基台の所定位置に固定された
１本の第１のオプチカルファイバーと、一端を上記２個
の受光素子に他端を上記振子にとつつけられた遮光部に
対向し且つ上記第１のオプチカルファイバーが固定され
た所定位置と反対側の上記基台の所定位置に固定された
２本の第２のオプチカルファイバーとからなる偏位検出
装置を有する加速Ｊｙ針に在る。

以下、」二連の特徴を有する本発明の一例を、図面を参
照して説明しよう。

第１図及び第２図は本発明による加速度計の一具体例の
断面図及び一部を除いた正面図である。

同図に於て（１）は加速度を検出する棒状の振子で、こ
れは薄肉部（２）即ち可接部を有する継手、即ちヒンジ
（３）を介して後述の第一の基台又はフレームに支持さ
れている。この振子＋１１は、ヒンジ（３）の薄肉部（
２）を支点として、第１図の紙面と平行な方向Ｘ−Ｘの
みに回動できる。ヒンジ（３）の一端は、第一の基台、
即チフレーム（４）のヒンジ数句台部（５）にヒンジ押
え板（６）により取り付けられている。又、振子（１）
には、円筒状のトルカコイル（７）　、　（７’）が、
ヒンジ（３）の薄肉部（２）の回動軸Ｏ−０軸に対して
垂直に取り付けられている。円板状の永久磁石（８）及
び円筒状ノポールピース（９）が、トルカコイル（７）
に、接触スることなくその内部に挿入されるように第一
のフレーム（４）に接着により取り付けられている。こ
の第一のフレーム（４）は、電磁軟鉄で成形されている
ため、永久磁石（８）により、ポールピース（９）との
間で磁気回路を構成し、ヨーク（リターンパス）の役目
をしており、上記トルカコイル（力と共に一方のトルカ
を構成する。この第一のフレーム（４］には、本発明の
主要部であり、振子ｔｌｌの偏位な検出する後述の偏位
慣用装置が取り付けられる。

この偏位検出装置は、１個の発光素子と、２個の受光素
子と、両者間に配置した振子に取り付けられた又は振子
の一部より成る遮光部と、図示せずも増巾器等の電気回
路とより成る。この電気回路は、第１図に示す電磁シー
ルドの施されたケースＱｌ内に配置される。一方、第３
図に示す如く、１個の発光素子（１３及び２個の受光素
子αυ、　（１１’）は、夫々ケースＱＣＩ上に固定さ
れ且つその内部の電気回路に接続されている。オプチカ
ルファイバー（１１−１）。

（ｉｉ−ｇの各一端を、受光素子０υ、　（１１’）　
Ｋ夫々結合し、それ等の他端を、後述の如く、振子（１
）の遮光部に対向させる。オプチカルファイバー（１２
−１）の一端を、発光素子ａのに結合し、その他端を振
子（１１の遮光部に対向させる。

一方、第１及び第２図に示す第二の基台又はフレームａ
３は、第一のフレーム（４）と同じ電磁軟鉄で成形され
、これに、永久磁石α４を介して、ポールピース０５が
固定され、それ等間に磁気回路が構成され、ヨークの役
目を持つ。第一のフレーム（４）の嵌合部ＯＱに第二の
フレームａ（至）の嵌合部（Ｉ７）を挿入し、両者を一
体化する。

第一のフレーム（４）及び第二のフレームαＪには、振
子（１）の動作範囲を制限するストッパα枠及び（１９
が夫々挿入され、これ等をネジ等によりそれぞれ回転し
、振子（１）の動作範囲を自由に調整することが可能で
ある。

上述してきた構成部品により、すでに加速度計としての
機能が実現されている。これら構成部品を、ケース（イ
）に複数のネジＱυで固定し、ケース（イ）と一体化す
ると共に、特性名板兼蓋＠をケース（イ）に接着し、ケ
ース■内を気密保持できるようＫする。

偏位検出装置等よりの電気信号や、トルカコイル（７）
　、　（７’）　Ｋフィードバンク電流を供給するため
のリード線（図示せず）等の外部端子（ハ）を、端子ケ
ース０４）にそれぞれ気密構造に接着すると共に、それ
等の一端がケース（至）の内部に在る如く、端子ケース
（２養をケース（２ＬＫ気密に接着する。

端子ケース（２４）の中央の開口部（ハ）を介して内部
の装置の電気系の結線等を行い、ケース（イ）の内部を
真空又は不活性気体（例えばヘリウムガス）等を充填し
ながら蓋（ホ）を開口部（ハ）Ｋ接着し、ケース（イ）
の内部を気密状態に保持し部品の劣化を防止し、長期間
に亘り性能を安定に保持する。

上述の構成による加速度計において、ケース（イ）の中
心軸Ｘ−Ｘ軸方向に加速度が作用すると、振子（１）は
ヒンジ（３）の薄肉部（２）を支点として微少偏位し、
発光素子（１２１よりオプチカルファイバー（１２−１
）を通り、振子（１）の遮光部て辿弊又し１分割され、
オプチカルファイバー（１１−１）、（１１’−１）を
通り偏位検出装置の受光素子（１１）及び（１１’）に
入射する光が変化するので、これ等より偏位に対応した
電気信号が得られる。この電気信号に比例した電流をト
ルカコイル（７）　、　（７’）にフィードバックし、
これにより、振子（１）を受光素子ａυ及び（１１’）
の電気信号出力が零になるよ５ＩＣ拘束する。この電気
信号、即ち拘束電流は、加速度に比例しているため、こ
の電流を計測することＫより、入力加速度を知ることが
できるものである。

ｍ３図に示す如く、オプチカルファイバー（１１−１）
。

（１１−１）及び（１２−１）用のホルダ（財）及び（
ハ）には、開孔（２７−１）、（２７−２）及び（２８
−１）が夫々設けられ、夫々一端が発光及び受光素子Ｈ
及び（１υ、　（１１）Ｋ結合したオプチカルファイバ
ー（１２−１）及び（１１−１）、（１１’−１）の他
端が振子（１）に面するように夫々開孔（２８−１）及
び（２７−１）、（２７−２）内に挿入固定される。

ホルダ（５）及び（ハ）は第１図及び第２図に示した第
一のフレーム（４）に設けた開孔（イ）、（至）に固定
される。

ホルダ弼の中心軸線をＲ−几で示す。一方、発光素子側
のオプチカルファイバー（１２−１）を挿入する開孔（
２８−１）の中心線ｓ−ｓは、上記軸１ｉＲ−Ｒに対し
平行且つ第２図に於ては上方にＣだけ偏心して設けであ
る。従って、発光素子側のオプチカルファイバー（１２
−１）と一体化されたホルダ（ハ）を軸線１（、−Ｒを
中心に微少回転させることにより、第３図Ｘ−Ｘ方向に
微少量移動させることが可能となる。

第３図に示す如く、振子（１）の中心（０１）が、発光
素子Ｑ２側のオプチカルファイバー（１２−１）の中心
及び受光素子ａυ、　（１１’）側のオプチカルファイ
バー　（１１−１）、（１１’−１）の中央を結ぶ中心
線ｏ−ｏに一致した位置にある場合（零位置）、発光素
子α４側のオプチカルファイバー（１２−１）から出た
光束（Ｂ）は、振子（１）の遊端部の遮光部により分割
され、２個の受光素子側のオプチカルファイバー（１１
−１）。

（１１’−１）’の各開口面の全面より少ないが略半面
に等しく照射され、受光素子（ｌｌ）　、　（１１’）
にオプチカルファイバー（１１−１）、（１１’−１）
を介して伝達される。

この時、受光素子（［υ、　（１１’）の差動出力電流
は零であるが、振子（１）即ちその遮光部が同図Ｘ方向
に偏位した場合、受光素子（１１’）のオプチカルファ
イバー（１１−１）に当る光量が受光素子（１υのオプ
チカルファイバー（１１−１）　Ｋ当る光量よりも多く
なり、図示せずも受光素子（１υ、　（１１’）より導
出した差動出力端子には、上記振子（１３の偏位に対応
した光電流が発生するので、これを検出することにより
、振子（１１０偏位を検出することができる。

振子（１）の偏位量と差動出力の関係には、オプチカル
ファイバー（１２−１）から出る光束（１３）の拡り具
合と、受光素子用のオプチカルファイバー（１１−１）
。

（１１−１）への光束の入射可能角度が影響するが、オ
プチカルファイバーの開口数を適当に選定することによ
り、所望の特性を得ることは容易である。

所で通常振子（１）の零位置は、上述のように発光素子
側のオプチカルファイバー（１２−１）及び受光素子側
のオプチカルファイバー（１１−１）　、（１１’−１
）間の中心線Ｏ−０上にあるとは限らず、又、受光素子
αυ、　（１１’）の特性のバラツキ等により振子（１
）に調整することが重要な要素となるが、本発明におい
ては、ホルダ（ハ）を軸線１’Ｌ−Ｒを中心に微少角回
転することのみＫより、零位ｆ調整を実施することが可
能となる。即ち、本発明の特徴の第１は上述の如く、光
路にオプチカルファイバーを採用することにより、発光
素子及び受光素子を遮光部に直接対向させないで、これ
等を電磁シールドの施されたケース内に配設した電気回
路に直接接続し、検出信号が電磁妨害を受けないように
すると共に、発光及び受光素子の形状、サイズ等の選択
の自由度と、それ等の配置の自由度が増大したことであ
る。

本発明の特徴の第２は、発光素子側のオプチカルファイ
バーをホルダの中心軸線に対して偏心して取り付けると
いう単純な構造、構成とこれを回転すると６練と時間と
を要する偏位検出装置の零位ｍ調整を簡単且つ短時間に
行うことを可能としたことである。

本発明の特徴の第３は、適尚な開口数のオプチカルファ
イバーを選定することＫより、装置の精度や発光及び受
光素子の特性に応じて自由に調整感度を選定することが
できる点である。

尚、上述は本発明の一例を図示し、記載したが、本発明
の精神を逸脱することはなく、多くの変化変形が当該業
者により可能なことは、明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による加速度計の一例の断面図、第２図
はその一部を除いた正面図、第３図は本発明の一例の主
要部の一部を断面とする拡大図である。 図に於て（１）は振子、（３）はヒンジ、（４）は第一
の７（１１−１）、（１１−１）、（１２−１）はオプ
チカルファイバー、ａ３は第二のフレーム、ＯＳ、０罎
はストツパ、２３１は外部端子、（２７）　、　ｃ樟は
ホルダ、（２７−１）、（２７−２）。 （２８−１）は開孔、翰、　Ｃ３１は開孔を夫々示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 継手と、該継手の一端が固定される基台と、上記継手の
   他端に固定された振子と、上記基台から振子に対してト
   ルクを発生させるトルカと、上記基台と上記振子との相
   対偏位を光電的に検出するための発光素子、２個の受光
   素子及び上記振子にとりつけられた遮光部を有する偏位
   検出装置と、上記偏位検出装置の出力を増巾し上記トル
   カにフィードバンクする為の電気回路部とを有する加速
   度計において、上記発光素子及び受光素子を上記電気回
   路部に接続すると共に、一端を上記発光素子Ｋ、他端を
   上記振子にとりつけられた遮光部に対向する上記基台の
   所定位置に固定された１本の第１のオプチカルファイバ
   ーと、一端を上記２個の受光素子に他端を上記振子にと
   りつけられた遮光部に対向し且つ上記第１のオプチカル
   ファイバーが固定された所定位置と反対側の上記基台の
   所定位置に固定された２本の第２のオプチカル７アイパ
   ーとからなる偏位検出装置を有することを特徴とする加
   速度計。